DE19515643C1 - Federbein mit Aluminiumbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solcher Dämpfer ist beispielsweise aus der DE 42 30 238 A1 bekannt. Bei die­ sem Zweirohr-Dämpfer ist das Behälterrohr im Gegensatz zum Zylinderrohr aus Aluminium gefertigt. Zur Kompensation zwangsläufig auftretender Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen beider Körper kommen Kom­ pensationsmittel in Form eines elastischen Körpers, beispielsweise einer Tellerfe­ der in Kombination mit einer umlaufenden Sicke, zur Anwendung. Nachteilig an dieser Art der Kompensation der unterschiedlichen Längenausdehnung ist die Verwendung der Tellerfeder, da eine einzelne Tellerfeder kaum die nötige Vor­ spannung aufbauen kann. Folglich müssen mehrere Tellerfeder eingesetzt wer­ den, die den Herstellungspreis negativ beeinflussen. Der begrenzte radiale Bau­ raum schränkt zudem die konstruktiven Möglichkeiten bei der Gestaltung der Tellerfedern ein.

Ein weiteres Problem bei Schwingungsdämpfern mit einem Behälterrohr aus Aluminium besteht in der Befestigung eines beliebigen Halters, beispielsweise für einen Stabilisator oder Achslenker. Es ist allgemein bekannt, daß sich Aluminium nur relativ aufwendig schweißen läßt. Folglich stellt sich die Frage, wie die An­ bauteile am Behälterrohr befestigt werden können. Aus dem Gebrauchsmuster DE 85 10 058 U1 ist bekannt, daß Stützmittel in Form von partiellen Sicken eine Auflage für einen Fe­ derteller bieten. Ungelöst ist jedoch das Befestigungsproblem eines beliebigen Halters unter Umgehung einer Schweißverbindung.

Aufgabe der folgenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekann­ ten Probleme zu lösen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Behälterrohr als Kompensationsmittel mindestens zwei Dehnungssicken aufweist, die das Zylin­ derrohr im gesamten Betriebstemperaturbereich unter einer Vorspannung gegen­ über Behälterrohr halten. Der Verzicht auf die Tellerfedern löst die genannten Konstruktions- und Kostenprobleme. Auch bei der Montage treten Erleichterun­ gen ein. Die Sicken im Behälterrohr lassen sich individuell anpassen, so daß man im Hinblick auf die geforderte Vorspannung zwischen dem Zylinderrohr und dem Behälterrohr sehr flexibel ist.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Behälterrohr einen Fe­ derteller für eine Fahrzeugtragfeder aufweist und die Dehnungssicken zwischen dem Federteller und dem kolbenstangenaustrittseitigen Ende des Behälterrohres angeordnet sind. Bei einem Schwingungsdämpfer in Federbeinausführung liegt die größte Belastung im Bereich des Boden des Behälterrohres. Durch die Anord­ nung der Dehnungssicken oberhalb des Federtellers werden zwei Vorteile er­ reicht. Zum einen ist die axiale Positionsverlagerung des Federtellers optimiert, da die Längenänderung des Behälterrohres in einem Bereich stattfindet, von dem der Federteller praktisch nicht betroffen ist. Zusätzlich treten in dem genannten Be­ reich nur geringe Belastungen auf.

Dabei besitzen die Dehnungssicken eine im wesentlichen u-förmige Kontur, die aus einem Biegeradius und jeweils im Nenndurchmesser des Behälterrohrs auslau­ fenden Stegen besteht. Diese besondere Art der Sickenbildung ermöglicht einen zuverlässige elastische Dehnung des Behälterrohres in Verbindung mit einer ho­ hen Festigkeit in Querrichtung.

Bei einem Schwingungsdämpfer, umfassend ein Zylinderrohr, in dem eine durch eine Kolbenstangenführung zentrierte Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, ein Behälterrohr, das das Zylinderrohr einhüllt und Stützmittel für einen Feder­ teller für eine Fahrzeugtragfeder aufweist, ist am Behälterrohr ein beliebiger Hal­ ter für ein zusätzliches Anbauteil angeordnet ist, der sich auf den Stützmitteln) abstützt und auf seiner den Stützmitteln abgewandten Stirnfläche den Federteller lagert, so daß durch die Federkraft der Fahrzeugtragfeder eine Reibkraft erzeugt wird, die einer in Umfangsrichtung des Schwingungsdämpfers am Halter angrei­ fenden Kraft entgegen gerichtet ist. Die Stützmittel ermöglichen die Befestigung des Halters, ohne daß eine relativ schwierige Schweißnaht zwischen dem Halter und dem Behälterrohr nötig ist. Unabhängig davon kann diese Art der Halterun­ gen auch einen Kostenvorteil darstellen, so daß die Anwendung dieser Lagerung eines Halters ganz allgemein als vorteilhaft angesehen werden muß, unabhängig vom Werkstoff des Behälterrohres.

Entsprechend einem vorteilhaften Unteranspruch ist die Stirnfläche des Halters konisch ausgeführt ist. Daraus ergibt sich eine erhöhte radiale Vorspannung des Halters aufgrund der von der Fahrzeugtragfeder über den Federteller eingeleiteten Kräfte, so daß die Lage des Halters bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist. Zusätzlich weist der Halter einen Zylinderabschnitt auf, der zusammen mit dem Behälterrohr eine Preßpassung bildet.

Zur Querkraftkompensation sind Federteller an Schwingungsdämpfern sehr häufig schräg am Behälterrohr angeordnet. Der Teil des Federtellers, der sich am Behäl­ terrohr zentriert, liegt in der Regel in einer Ebene rechtwinklig zur Dämpferlängs­ achse. Für den Federteller besteht dadurch eine größere Auflagefläche zum Hal­ ter. Damit der Federteller auch bei dieser Befestigungsart schräg zum Behälter­ rohr angeordnet sein kann, weist der Halter eine radial verlaufende Lasche auf, deren Erstreckung in Achsrichtung des Schwingungsdämpfers kürzer ist als der Zylinderabschnitt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 Schwingungsdämpfer in Gesamtdarstellung,

Fig. 2-4 Detaildarstellungen.

Die Fig. 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 in der Bauform eines Federbeines. Der Schwingungsdämpfer 1 umfaßt ein Behälterrohr 3, das in diesem konkreten Ausführungsbeispiel aus Aluminium gefertigt ist, um die Masse des Schwin­ gungsdämpfers gering zu halten. Innerhalb des Behälterrohres ist ein Zylinder­ rohr 5 angeordnet, das mittels einer Kolbenstangenführung 7 zum Behälterrohr zentriert wird. Die Kolbenstangenführung mit ihren Dichtungen 9; 11 verschließt den Schwingungsdämpfer an dem Ende, aus dem eine axial bewegliche Kolben­ stange 13 austritt. Dabei ist das Behälterrohr zumindest partiell derart umge­ formt, so daß es auf der Oberseite der Kolbenstangenführung aufliegt. Das ande­ re Ende des Schwingungsdämpfers wird von einem Boden 15 verschlossen. Auf diesem Boden stützt sich ein Bodenventil 17 ab, das wiederum als Auflager für das Zylinderrohr 5 dient. Es ergibt sich eine Verspannungskette zwischen dem Boden 15, dem Bodenventil 17, der Kolbenstangenführung 7 und dem umge­ formten Behälterrohr 3.

Bei der Montage wird in das mit dem Boden versehene Behälterrohr das Boden­ ventil eingelegt. Anschließend führt man die Kolbenstange mit dem Kolben 19 in das Zylinderrohr ein, das aus Festigkeitsgründen in der Regel aus Stahl gefertigt ist. In einem weiteren Arbeitsschritt erfolgt das Einsetzen der mit den Dichtungen versehenen Kolbenstangenführung. Bei dem dann vorliegenden offenen Schwin­ gungsdämpfer wird das Zylinderrohr über die Kolbenstangenführung mit Hilfe ei­ ner Vorrichtung gegenüber dem Behälterrohr elastisch verkürzt. Die Verkürzungs­ länge entspricht der Differenz der Ausdehnungslängen vom Zylinderrohr und Be­ hälterrohr, die sich aufgrund der Betriebstemperatur einstellen kann. Abschlie­ ßend wird das Behälterrohr am offenen Ende umgeformt, wodurch die bereits beschriebene Verspannungskette geschlossen wird. Dadurch tritt eine Vorspan­ nung, ausgehend vom Zylinderrohr, auf das Behälterrohr auf, die von mindestens zwei bereits im Zylinderrohr eingearbeiteten umlaufenden Dehnungssicken 21 in Abhängigkeit der Momentantemperatur kompensiert wird. Die Dehnungssicken, ausgehend von der Montagetemperatur von beispielsweise 20° Cel., ziehen sich wieder zusammen, wenn eine Temperatur oberhalb dieser Grenztemperatur ein­ tritt, da sich das Behälterrohr stärker ausdehnt als das Zylinderrohr und sich so­ mit die Vorspannung, die von den Dehnungssicken 21 aufgenommen wird, bis auf ein zulässiges Maß reduziert. Im umgekehrten Fall, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug bei winterlichen Temperaturen abkühlt, dehnen sich die Dehnungs­ sicken 21, um die steigende Vorspannung zwischen dem Zylinderrohr und dem sich stärker verkürzenden Behälterrohr zu kompensieren.

Alternativ, aber in der Wirkung identisch, kann die Fertigung auch abgewandelt werden, indem man den Schwingungsdämpfer mit einer geringeren Vorspannung fertigmontiert und anschließend die Dehnungssicken 21 in das Behälterrohr ein­ formt.

In der Fig. 2 sind die Dehnungssicken 21 vergrößert dargestellt. Sie besitzen eine im wesentlichen u-förmige Kontur, die aus einem Biegeradius 23 und in den Nenndurchmesser auslaufenden Stegen 25 bestehen. Die Länge der Stege beein­ flußt maßgeblich die "Federwirkung" der Dehnungssicken. Einfache Einrollungen im Behälterrohr können bei größeren Wand stärken des Behälterrohres hinsichtlich der Dehnung zu steif sein.

Die Fig. 3 beschränkt sich auf die Darstellung der Verbindung eines Federtel­ lers 27 und eines beliebigen Halters 29, beispielsweise für einen Stabilisator, am bzw. auf dem Behälterrohr. Das Behälterrohr 3 verfügt über mehrere eingeprägte Stützmittel in Form von Warzen 31. Auf den Stirnflächen 33 (Fig. 4) der Stütz­ mittel liegt der Halter 29 auf. Der Halter selbst besteht aus einem Zylinderab­ schnitt 35 und einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Lasche 37, wobei die axiale Länge des Zylinderabschnitts größer ist als die axiale Länge der Lasche. Ein Übergang 39 in Form eines Biegeradius vom Zylinderabschnitt zur Lasche und die Stirnfläche 33 sind im Hinblick auf die eintretende Flächenpressung optimiert. Die Stirnfläche stellt praktisch ein Negativ des Übergangs 39 dar, so daß eine sehr große Kontaktfläche zwischen dem Halter und der Stirnfläche vorliegt.

Die andere Stirnfläche 41 des Zylinderabschnitts ist für den Federteller 27 ko­ nisch ausgeführt, um wiederum eine möglichst große Auflagefläche für den Fe­ derteller bereitzustellen. Trotz der Schrägstellung des Federteller, ermöglicht durch die entsprechendenden Längenabmessungen von der Lasche und des Zy­ linderabschnitts, die einen Freiraum für den Federteller bereitstellen, liegt die Stirnfläche 41 in einer Ebene rechtwinklig zur Dämpferlängsachse, so keine Schwierigkeiten mit der Anordnung des Federtellers auftreten können.

Als weiterer Nebeneffekt übt der Federteller im eingebauten Zustand innerhalb einer Fahrzeugachse durch die Federkraft einer nicht dargestellten Fahrzeugtrag­ feder eine nach innen gerichtete Radialkraftkomponente auf den Halter aus. Folg­ lich wird der Halter durch die beiden Radialkraftkomponenten an der Stirnflä­ che 41 und dem Übergang 39 beaufschlagt, die eine Reibkraft bewirkt, die einer in Umfangsrichtung des Schwingungsdämpfers am Halter 29 angreifende Kraft entgegengerichtet ist. Zusätzlich bilden der Zylinderabschnitt und das Behälter­ rohr eine Preßpassung, die eine weitere der in Umfangsrichtung angreifenden Kraftkomponente entgegenwirkende Reibkraft darstellt. Die gesamte Reihenan­ ordnung des Halters und des Federtellers wird durch die Federkraft der Fahrzeug­ tragfeder und den Stützmitteln gehalten unter Verzicht einer Schweißnaht. Selbstverständlich kann diese Art der Halterbefestigung auch auf Behälterrohre übertragen werden, die aus einem leicht schweißbaren Werkstoff bestehen.

Claims (7)

1. Schwingungsdämpfer, umfassend ein Zylinderrohr, in dem eine durch eine Kolbenstangenführung zentrierte Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, ein Behälterrohr, das das Zylinderrohr einhüllt und aus einem Material gefertigt ist, das eine deutlich größere Wärmeausdehnungskonstante aufweist als der Werkstoff des Zylinderrohrs, Kompensationsmittel für den auftretenden Län­ genunterschied zwischen dem Zylinderrohr und dem Behälterrohr bei Tempera­ turen unter- und oberhalb der Montagetemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Behälterrohr (3) als Kompensationsmittel mindestens zwei Dehnungs­ sicken (21) aufweist, die das Zylinderrohr (5) im gesamten Betriebstempera­ turbereich unter einer Vorspannung gegenüber dem Behälterrohr halten.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Be­ hälterrohr einen Federteller (27) für eine Fahrzeugtragfeder aufweist und die Dehnungssicken (21) zwischen dem Federteller und dem kolbenstangen­ austrittseitigen Ende des Behälterrohres angeordnet sind.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungssicken (21) eine im wesentlichen u-förmige Kontur besitzt, die auf einem Biegeradius (23) und jeweils im Nenndurchmesser des Behälterrohrs auslaufenden Stegen (25) besteht.

4. Schwingungsdämpfer, umfassend ein Zylinderrohr, in dem eine durch eine Kolbenstangenführung zentrierte Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, ein Behälterrohr, das das Zylinderrohr einhüllt und Stützmittel für einen Feder­ teller für, eine Fahrzeugtragfeder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälterrohr (3) ein beliebiger Halter (29) für ein zusätzliches Anbauteil ange­ ordnet ist, der sich auf den Stützmitteln (31) abstützt und auf seiner den Stützmitteln abgewandten Stirnfläche (41) den Federteller (27) lagert, so daß durch die Federkraft der Fahrzeugtragfeder eine Reibkraft erzeugt wird, die ei­ ner in Umfangsrichtung des Schwingungsdämpfers am Halter (29) angreifen­ den Kraft entgegen gerichtet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (41) des Halters konisch ausgeführt ist.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hal­ ter einen Zylinderabschnitt (35) aufweist, der zusammen mit dem Behälterrohr eine Preßpassung bildet.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hal­ ter (29) eine radial verlaufende Lasche (37) aufweist, deren Erstreckung in Achsrichtung des Schwingungsdämpfers kürzer ist als der Zylinderabschnitt.